計算機網(wǎng)絡技術基礎

第一模塊

計算機網(wǎng)絡概述

一、學習任務分析計算機網(wǎng)絡是計算機技術和通信技術相結合的系統(tǒng)，是存儲、傳播和共享信息的工具。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡已成為目前信息化社會中經(jīng)濟社會生活的必要工具，成為人們之間信息交流的最佳平臺。計算機網(wǎng)絡的應用影響和改變了人們的工作、學習和生活方式，網(wǎng)絡發(fā)展水平成為衡量國家經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標志之一?，F(xiàn)在人們的生活、工作、學習和交往都己離不開計算機網(wǎng)絡。設想如果在某一天我們的計算機網(wǎng)絡突然出現(xiàn)故障不能工作了，那時會出現(xiàn)什么結果呢?第一我們將無法購買飛機票或火車票，因為售票員無法知道還有多少票可供出售；也無法出售飛機票和火車票。第二我們也無法到銀行存錢或取錢，無法交納水電和煤氣費等；股市交易都將停止。第三在圖書館也無法檢索需要的圖書和資料。第四人們既不能上網(wǎng)查詢有關的資料，也無法使用電子郵件和朋友及時交流信息。由此可以看出，人們的生活越是依賴于計算機網(wǎng)絡，計算機網(wǎng)絡對于人們的生活、工作、學習也就越重要。既然計算機網(wǎng)絡對于人們?nèi)绱酥匾?，那么我們有必要學習、掌握計算機網(wǎng)絡基本知識和基本理論，為進一步更好應用計算機網(wǎng)絡打下良好基礎，我們首先認識計算機網(wǎng)絡，掌握它的發(fā)展、定義、組成、功能和特點，是我們的學習任務。二、學習任務分解本模塊中，學習任務有這樣幾個方面，1、計算機網(wǎng)絡的定義。2、計算機網(wǎng)絡組成3、計算機網(wǎng)絡功能和特點。4、計算機網(wǎng)絡分類和拓撲結構任務一計算機網(wǎng)絡的一般概念計算機網(wǎng)絡是由各種類型計算機、通信設備和通信線路、數(shù)據(jù)終端設備等網(wǎng)絡硬件和網(wǎng)絡軟件組成的大的計算機系統(tǒng)。網(wǎng)絡中的各個類型計算機系統(tǒng)包括巨型計算機、大型計算機、中型機、小型機、微型機，它們都具有獨立輸入輸出、數(shù)據(jù)處理功能，在斷開網(wǎng)絡連接后，仍可單機使用。(1)計算機網(wǎng)絡的定義資源共享觀點將計算機網(wǎng)絡定義為“以能夠共享資源的方式互聯(lián)起來的相互獨立的計算機系統(tǒng)的集合”。資源共享觀點的定義符合目前計算機網(wǎng)絡的基本特征，這主要表現(xiàn)在以下幾個方面。(1)計算機網(wǎng)絡建立的主要目的是實現(xiàn)計算機資源的共享。(2)互聯(lián)的計算機是分布在不同地理位置的多臺獨立的計算機。(3)聯(lián)網(wǎng)計算機之間的通信必須遵循共同的網(wǎng)絡協(xié)議。

計算機網(wǎng)絡的定義

計算機網(wǎng)絡是指將具有獨立功能的許多個計算機連接起來，按照某種協(xié)議進行通信，并通過網(wǎng)絡操作系統(tǒng)進行管理實現(xiàn)資源共享的系統(tǒng)。計算機網(wǎng)絡中的計算機通常都處于不同的地理位置相互連接的計算機之間不存在互為依賴的關系。通信線路包括通信媒體、通信設備關系。網(wǎng)絡操作系統(tǒng)（單機OS功能+網(wǎng)絡通信協(xié)議+網(wǎng)絡資源管理+網(wǎng)絡服務）網(wǎng)絡的根本目的是為了實現(xiàn)資源共享，資源包括硬件與軟件，如程序、數(shù)據(jù)庫、存儲設備、打印機等。利用通信線路和通信設備將地理上分散的、具有獨立功能的計算機系統(tǒng)按照一定的形式連接起來、以功能完善的網(wǎng)絡軟件實現(xiàn)資源共享和數(shù)據(jù)通信的復合系統(tǒng)。這是目前比較完美的計算機網(wǎng)絡定義。（二）網(wǎng)絡定義含義

從以上定義中可以看出。一個計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的含義有如下幾個主要部分：（1）計算機網(wǎng)絡組成，計算機網(wǎng)絡是由三部分組成。多個主計算機系統(tǒng)，由各種為網(wǎng)絡用戶提供服務和進行管理的大型機、中型機、小型機及所要共享網(wǎng)絡資源的個人計算機。通信系統(tǒng),由各種通信設備和通信線路組成的通信子網(wǎng)；“通信線路和通信設備”是指通信媒體和相應的通信設備。通信媒體可以是光纖、雙絞線、微波等多種形式，一個地域范圍較大的網(wǎng)絡中可能使用多種媒體。將計算機系統(tǒng)與媒體連接需要使用一些與媒體類型有關的接口設備以及信號轉換設備。網(wǎng)絡軟件，由各種為用戶共享網(wǎng)絡資源和信息傳遞提供管理和服務的應用程序和軟件。（2）網(wǎng)絡上計算機必須具有獨立功能，既連接上網(wǎng)可以完成資源共享和數(shù)據(jù)通信，斷開網(wǎng)絡連接同樣可以具有進行數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出、數(shù)據(jù)處理功能。計算機沒有對網(wǎng)絡的依賴性。這里，“具有獨立功能的計算機系統(tǒng)”是指入網(wǎng)的每一個計算機系統(tǒng)都有自己的軟、硬件系統(tǒng)，都能完全獨立地工作，各個計算機系統(tǒng)之間沒有控制被控制的關系，網(wǎng)絡中任一個計算機系統(tǒng)只在需要使用網(wǎng)絡服務時才自愿登錄上網(wǎng)，真正進入網(wǎng)絡工作環(huán)境。（3）計算機網(wǎng)絡中的計算機接入網(wǎng)絡必須有一定連接方式，不能隨隨便便接入。連接方式就是網(wǎng)絡拓撲結構。既按照網(wǎng)絡拓撲結構接入。（4）網(wǎng)絡中的計算機都要遵守網(wǎng)絡中的通信協(xié)議，使用支持網(wǎng)絡通信協(xié)議的網(wǎng)絡通信軟件；網(wǎng)絡軟件是必不可少的組件，而且是功能齊全才能實現(xiàn)網(wǎng)絡功能?！熬W(wǎng)絡操作系統(tǒng)和協(xié)議軟件”是指在每個入網(wǎng)的計算機系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件之上增加的、用來實現(xiàn)網(wǎng)絡通信、資源管理、實現(xiàn)網(wǎng)絡服務的專門軟件。（5）計算機網(wǎng)絡組網(wǎng)的基本目的是實現(xiàn)資源共享和數(shù)據(jù)通信。“資源”是指網(wǎng)絡中可共享的所有軟、硬件，包括程序、數(shù)據(jù)庫、存儲設備、打印機、通信線路、通信設備等。任務二網(wǎng)絡組成

從定義來看，網(wǎng)絡分為計算機系統(tǒng)、通信線路與通信設備、網(wǎng)絡軟件三大部分。這里從以下幾個方面討論。（一）從系統(tǒng)邏輯功能角度看

計算機網(wǎng)絡由資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)組成。資源子網(wǎng)中的設備通常又叫做數(shù)據(jù)終端設備DTE，通信子網(wǎng)中的設備通常又叫做數(shù)據(jù)通信設備DCE。如圖1-1所示網(wǎng)絡邏輯劃分：資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)資源子網(wǎng)提供用戶訪問網(wǎng)絡和處理數(shù)據(jù)的能力。包括加入網(wǎng)絡的所有的計算機、終端外設及各種軟件和數(shù)據(jù)資源

通信子網(wǎng)提供網(wǎng)絡的通信功能（數(shù)據(jù)的傳輸與轉發(fā)）包括通信處理機通信設備與通信線路

1、資源子網(wǎng)由各計算機系統(tǒng)、中端控制器、終端設備、軟件和可供共享的數(shù)據(jù)庫等組成，資源子網(wǎng)負責全網(wǎng)面向應用的數(shù)據(jù)處理工作，向用戶提供數(shù)據(jù)處理能力、數(shù)據(jù)存儲能力、數(shù)據(jù)管理能力、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出能力及其他數(shù)據(jù)資源。計算機資源子網(wǎng)1.資源子網(wǎng)的組成1)主計算機2)終端3)網(wǎng)絡中的共享設備2．資源子網(wǎng)的基本功能

2、通信子網(wǎng)通信子網(wǎng)是由通信硬件（通信設備和通信線路）和通信軟件組成的，其功能是為網(wǎng)絡中用戶共享各種網(wǎng)絡資源提供通信服務和通信手段。計算機通信子網(wǎng)1．通信子網(wǎng)的組成1)通信控制處理機2)通信線路3)信號變換設備2．通信子網(wǎng)的基本功能 通信子網(wǎng)提供網(wǎng)絡通信功能，完成全網(wǎng)主機之間的數(shù)據(jù)傳輸、交換、控制和變換等通信任務。負責全網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、轉發(fā)及通信處理等工作。（二）從系統(tǒng)組成的角度看

計算機網(wǎng)絡由硬件部分和軟件部分組成。

計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成硬件網(wǎng)絡節(jié)點端節(jié)點：計算機中間節(jié)點：交換機、集中器、復用器、路由器、中繼器通信鏈路：信息傳輸?shù)耐ǖ牢锢恚簜鬏斀橘|邏輯：信道類比——CATV的電纜和頻道之間的關系軟件通信軟件（網(wǎng)絡協(xié)議軟件）網(wǎng)絡操作系統(tǒng)網(wǎng)絡管理/安全控制軟件、網(wǎng)絡應用軟件1．網(wǎng)絡協(xié)議(計算機“交談”語言)計算機網(wǎng)絡中許多互相連接的結點之間有條不紊地進行數(shù)據(jù)交換，必須遵循一些事先約定好的規(guī)則。在交流過程中還必須切實遵守這些為進行網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或約定的集合，便稱為網(wǎng)絡協(xié)議。

網(wǎng)絡協(xié)議的三要素語義（Semantics）：對協(xié)議中各協(xié)議元素的含義的解釋，例如：在HDLC協(xié)議中，標志Flag(7EH)表示報文的開始和結束在BSC協(xié)議中，SOH(01H)表示報文的開始，STX(02H)表示報文正文的開始，ETX(03H)表示報文正文的結束語法（Syntax）：協(xié)議元素與數(shù)據(jù)的組合格式，即報文格式。例如：時序（Timing）：通信過程中，通信雙方操作的執(zhí)行順序和規(guī)則FlagAddressCtrlDataFCSSFlagSOHHEADSTXTEXTETXBCCBSCHDLC

任務三、計算機網(wǎng)絡的功能計算機網(wǎng)絡的功能可歸納為資源共享、提供人際通信手段、提高可靠性、節(jié)省費用、便于擴充、分組負荷及協(xié)同處理等方面。這些方面的功能本身也是相輔相成的。計算機網(wǎng)絡的功能

數(shù)據(jù)通信:基本功能資源共享：程序、打印機遠程傳輸集中管理實現(xiàn)分布式處理負荷均衡網(wǎng)絡的特點

1、可靠性2、獨立性3、高效性4、可擴充性5、廉價性6、透明性7、易操作性任務四網(wǎng)絡的分類與拓撲結構1、計算機網(wǎng)絡分類2、計算機網(wǎng)絡的拓撲結構1、計算機網(wǎng)絡的分類1、按網(wǎng)絡傳輸技術進行分類2、按網(wǎng)絡分布距離范圍進行分類3、按傳輸介質分類1.1按網(wǎng)絡傳輸技術進行分類1．廣播式網(wǎng)絡在廣播通信信道中，多個結點共享一個通信信道，一個結點廣播信息，其他結點必須接收信息。2．點對點式網(wǎng)絡點對點通信信道中，一條通信線路只能連接一對結點，如果兩個結點之間沒有直接連接的線路，那么它們只能通過中間結點轉接。1.2、按網(wǎng)絡分布距離范圍進行分類

1．局域網(wǎng)(LocalAreaNetwork，LAN)2．城域網(wǎng)(MetropolitanAreaNetwork，MAN)3．廣域網(wǎng)(WideAreaNetwork，WAN)分類縮寫分布距離(近似)所處的范圍局域網(wǎng)LAN10米房間100米樓宇10千米校園城域網(wǎng)MAN數(shù)千米城市廣域網(wǎng)WAN幾十到幾千千米城市、國家、洲或全球因特網(wǎng)Internet1.3.1局域網(wǎng)局域網(wǎng)LAN（LocalAreaNetwork）一般用微型計算機通過高速通信線路相連（速率通常在10Mbps以上），但在地理上則局限在較小的范圍（如1km左右）內(nèi)。它是由一個部門或單位組建的網(wǎng)絡。局域網(wǎng)是在微型計算機大量應用后才逐漸發(fā)展起來的計算機網(wǎng)絡。一方面，局域網(wǎng)容易管理與配置；另一方面，局域網(wǎng)容易構成簡潔整齊的拓撲結構。局域網(wǎng)速率高，延遲時間短，因此，網(wǎng)絡站點往往可以對等地參與對整個網(wǎng)絡的使用與監(jiān)控。再加上局域網(wǎng)具有成本低廉、應用廣泛、組網(wǎng)方便和使用靈活等特點，因此深受廣大用戶的歡迎。1．局域網(wǎng)的典型應用場合同一房間內(nèi)的所有計算機，覆蓋范圍一般不超過10m。同一樓宇內(nèi)的所有計算機，覆蓋范圍一般不超過100m。同一校園、廠區(qū)、院落內(nèi)的所有計算機，覆蓋范圍一般不超過10km。2．局域網(wǎng)的基本特征（1）局域網(wǎng)是限定區(qū)域的網(wǎng)絡?！跋薅▍^(qū)域”指LocalArea，但其具體大小并無太大的意義，比較恰當?shù)氖菍ⅰ跋薅▍^(qū)域”理解為一個在功能上相對獨立、組織上相對封閉的空間，例如公司的大樓、學校園區(qū)等。（2）局域網(wǎng)的線路是專用的?！熬€路專用”是局域網(wǎng)的顯著特點之一。局域網(wǎng)一般不使用公用通信線路，是用傳輸介質自行連接而成的網(wǎng)絡。（3）局域網(wǎng)具有較高的數(shù)據(jù)通信速率。由于覆蓋范圍有限，線路較短，所以構建局域網(wǎng)時可選用高性能的傳輸介質以獲取較高的數(shù)據(jù)通信速率。如以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率可達10M、100M甚至1000M。（4）局域網(wǎng)具有開放性。局域網(wǎng)的體系結構符合ISO的OSI標準，能與任何符合OSI標準的系統(tǒng)進行通信。1.3.2城域網(wǎng)（MAN）城域網(wǎng)MAN（MetropolitanAreaNetwork）的作用范圍在廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)之間，因為隨著局域網(wǎng)的廣泛使用，人們逐漸要求擴大局域網(wǎng)的使用范圍，或者要求將已經(jīng)使用的局域網(wǎng)互相連接起來，使其成為能夠覆蓋一座城市的網(wǎng)絡。因此，城域網(wǎng)的設計目標是滿足幾十千米范圍內(nèi)的大量機構中用戶的聯(lián)網(wǎng)需求，能夠滿足大量用戶傳輸多種信息的要求。例如作用范圍是一個城市，其傳送速率比局域網(wǎng)的更高，但作用距離約為5～50km。由于各種原因，城域網(wǎng)的特有技術沒能順利應用。在實踐中，使用廣域網(wǎng)技術構建與城域網(wǎng)目標范圍和大小相當?shù)木W(wǎng)絡，反而顯得更加便捷實用。1.3.3廣域網(wǎng)

廣域網(wǎng)WAN（WideAreaNetwork）的作用范圍通常為幾十到幾千千米。廣域網(wǎng)有時也稱為遠程網(wǎng)。WAN是與局域網(wǎng)相對而言的，一般用來連接廣闊區(qū)域中的LAN網(wǎng)絡。廣域網(wǎng)通常是租用電話線或用專線建造的，它的覆蓋范圍可以遍布于城市、國家，甚至全球。廣域網(wǎng)的基本特征如下：（1）信息的傳輸距離相對較長，一般都在幾千米以上。（2）數(shù)據(jù)傳輸速率較低，一般在2Mbps之內(nèi)。但隨著通信技術的迅速發(fā)展，國內(nèi)使用的廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率可望達到1Gbps。（3）網(wǎng)絡的連接結構不很規(guī)范，有較大的隨意性。1.3.4因特網(wǎng)（Internet）

因特網(wǎng)（又稱為國際互聯(lián)網(wǎng)）是廣域網(wǎng)與廣域網(wǎng)、廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)、局域網(wǎng)與局域網(wǎng)進行互聯(lián)而形成的網(wǎng)絡。

與局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和城域網(wǎng)不同，因特網(wǎng)不是一種具體的物理網(wǎng)絡技術，而是將不同的物理網(wǎng)絡技術按某種協(xié)議統(tǒng)一起來的一種高層技術。目前，世界上發(fā)展最快、最熱門的網(wǎng)絡就是Internet，它是世界上最大、應用最廣泛的計算機網(wǎng)絡。1.4.2按網(wǎng)絡的管理方式分類對等網(wǎng)絡客戶端/服務器1.4.3按網(wǎng)絡的地理覆蓋范圍分局域網(wǎng)（LAN，LocalAreaNetwork）覆蓋有限的地理范圍，適用于公司、校園等城域網(wǎng)（MAN，MetropolitanAreaNetwork）城域網(wǎng)在技術上與局域網(wǎng)相似。廣域網(wǎng)（WAN，WideAreaNetwork）覆蓋一個國家、地區(qū)，或橫跨幾個洲，形成國際性的遠程網(wǎng)絡1、局域網(wǎng)實例：校園網(wǎng)2、城域網(wǎng)實例：城域網(wǎng)3、廣域網(wǎng)1.4.4其他分類說明公用網(wǎng)由電信部門組建，例如公共電話交換網(wǎng)PSTN、數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)DDN、綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)ISDN等。專用網(wǎng)由某個單位或部門組建，例如金融、石油、鐵路等行業(yè)都有自己的專網(wǎng)。廣播式網(wǎng)絡（BroadcastNetwork）廣播：若某個分組發(fā)出以后，網(wǎng)絡上的每一臺機器都接收并處理它。組播（多點播送）：若分組是發(fā)送給網(wǎng)絡中的某些計算機。單播：若分組只發(fā)送給網(wǎng)

絡中的某一臺計算機。點到點網(wǎng)絡（Point-to-PointNetwork）有線網(wǎng)和無線網(wǎng)有線網(wǎng)是指采用雙絞線、同軸電纜、光纖連接的計算機網(wǎng)絡。無線網(wǎng)使用電磁波傳播數(shù)據(jù)，它可以傳送無線電波和衛(wèi)星信號。地球地面站之間的直視線路微波傳送塔實例：無線局域網(wǎng)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)和外聯(lián)網(wǎng)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)（Intranet）Intranet是指企業(yè)的內(nèi)部網(wǎng)。外聯(lián)網(wǎng)（Extranet）相對企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)泛指企業(yè)之外，需要擴展連接到與自己相關的其他企業(yè)網(wǎng)。實例：一個園區(qū)網(wǎng)因特網(wǎng)（Internet）1.3、按傳輸介質分類根據(jù)網(wǎng)絡的傳輸介質，可以將網(wǎng)絡分為有線網(wǎng)和無線網(wǎng)。有線網(wǎng)根據(jù)線路的不同分為同軸電纜網(wǎng)、雙絞線網(wǎng)和光纖網(wǎng)，還有最新的全光網(wǎng)絡；無線網(wǎng)有衛(wèi)星無線網(wǎng)和使用其他無線通信設備的網(wǎng)絡。1.3.5從使用范圍進行分類從網(wǎng)絡的使用范圍進行分類，可以劃分為公用網(wǎng)和專用網(wǎng)。公用網(wǎng)（Publicnetwork）一般是國家的電信部門建造的網(wǎng)絡?！肮谩钡囊馑季褪撬性敢獍措娦挪块T規(guī)定交納費用的人都可以使用。因此公用網(wǎng)也可稱為公眾網(wǎng)。專用網(wǎng)（Privatenetwork）是某個部門為本系統(tǒng)的特殊業(yè)務工作的需要而建造的網(wǎng)絡。這種網(wǎng)絡一般不向本系統(tǒng)以外的人提供服務。例如，軍隊、鐵路、電力等系統(tǒng)均有本系統(tǒng)的專用網(wǎng)。2、計算機網(wǎng)絡的拓撲結構1．計算機網(wǎng)絡拓撲的定義1)拓撲結構與計算機網(wǎng)絡拓撲2)網(wǎng)絡拓撲的定義3)網(wǎng)絡拓撲的用途2.1計算機網(wǎng)絡的拓撲結構2．網(wǎng)絡拓撲的分類與基本網(wǎng)絡拓撲結構的類型1)網(wǎng)絡拓撲分類①廣播式的通信子網(wǎng)②點對點式的通信子網(wǎng)

2)基本網(wǎng)絡拓撲結構類型圖例1.2.3計算機網(wǎng)絡的拓撲結構(2)基本網(wǎng)絡拓撲結構類型①總線型網(wǎng)絡拓撲結構②星型拓撲③環(huán)型拓撲④樹型拓撲⑤網(wǎng)狀型拓撲⑥衛(wèi)星通信網(wǎng)絡的拓撲構型1.2計算機網(wǎng)絡拓撲結構

組建局域網(wǎng)時應根據(jù)網(wǎng)絡安裝的費用、網(wǎng)絡的靈活性和可靠性來選擇網(wǎng)絡中各節(jié)點相互連接的結構類型，即網(wǎng)絡的拓撲結構。組建局域網(wǎng)的拓撲結構有很多種，其中最常見的有星型（Star）網(wǎng)絡拓撲結構、總線型（Bus）網(wǎng)絡拓撲結構和環(huán)型（Ring）網(wǎng)絡拓撲結構。1.2.1總線型網(wǎng)絡拓撲結構

總線結構是比較普遍采用的一種方式，它將所有的入網(wǎng)計算機均接入到一條通信線上，為防止信號反射，一般在總線兩端連有終結器匹配線路阻抗。在圖l-3所示的總線型網(wǎng)絡拓撲結構中，文件服務器和所有工作站都連在一條主干電纜上。這種拓撲類型的典型例子是以太網(wǎng)?？偩€型結構：2.總線型結構：特點：

多臺機器共用一條傳輸信道

信道利用率較高；

同一時刻只能由兩臺計算機通信

某個結點的故障不影響網(wǎng)絡的工作

網(wǎng)絡的延伸距離有限，結點數(shù)有限總線型網(wǎng)絡拓撲結構的特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面。線路利用率高：由于多個節(jié)點共用一條傳輸線路，因此線路利用率較高。地理覆蓋范圍?。汗每偩€的長度受到一定的限制，通常小于幾千米，節(jié)點至總線的連接線也較短，因此一般局限于某個單位。傳輸速率高：可利用高速信道來連接多個節(jié)點，其傳輸速率可達到100Mbps或更高。網(wǎng)絡建造容易：由于網(wǎng)絡的物理結構簡單，將節(jié)點連接到總線上也容易，相應的傳輸控制機構也簡單，因此網(wǎng)絡建造容易。

1.星形結構：星形結構：特點：網(wǎng)絡結構簡單，便于管理（集中式）線路利用率低中心處理機負載重

入網(wǎng)機故障，網(wǎng)絡可正常工作；

中心機故障，網(wǎng)絡癱瘓1.2.2星型網(wǎng)絡拓撲結構

星型網(wǎng)絡拓撲結構是以一個節(jié)點為中心的處理系統(tǒng)，各種類型的入網(wǎng)機器均與該中心節(jié)點有物理鏈路直接相連，節(jié)點間不能直接通信，需要通過該中心節(jié)點轉發(fā)，因此中心節(jié)點必須有較強的功能和較高的可靠性。如圖1-4所示星型網(wǎng)絡拓撲結構的特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面。功能高度集中：整個網(wǎng)絡的處理和控制功能高度集中在中心節(jié)點。加長。單信息流通路徑：每個終端通常只有一條信息流通路徑到達中心節(jié)點，反之亦然，因此不存在路徑選擇問題。線路利用率低：每條通信線路只連接一個終端，使該線路利用率不高。可擴充性差：星型網(wǎng)絡由于受到硬件接口和軟件功能的限制，因而可擴充性較差。響應時間與終端數(shù)目有關：當終端數(shù)目較少時，終端的請求能夠獲得及時響應，但隨著終端數(shù)目的增多，響應時間也隨之環(huán)型結構環(huán)型結構特點：實時性較好每個結點只與相鄰兩個結點有物理鏈路某個結點的故障將導致物理癱瘓結點數(shù)有限1.2.3環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構在如圖1-5所示的環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構中，信號沿一個方向在閉合環(huán)路電纜中傳播。網(wǎng)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中都賦有一個具體地址，該地址也是網(wǎng)上某站點的地址。環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構的特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面。傳輸時延的確定性：從某源點發(fā)出的信息能在確定的時間內(nèi)到達目標節(jié)點。基于這一特點，可構成實時性要求較高的網(wǎng)絡。可靠性差：當環(huán)路上任何一個轉發(fā)器或者兩個轉發(fā)器之間的連線發(fā)生故障時，將導致整個網(wǎng)絡的癱瘓，因此，基本環(huán)型網(wǎng)絡是不可靠的。靈活性差：無論在增加或是減少網(wǎng)絡節(jié)點時，都需要斷開原有環(huán)路，并對介質訪問控制進行調(diào)整。網(wǎng)絡建造容易：由于網(wǎng)絡中的每個轉發(fā)器都只與相鄰的兩個轉發(fā)器相連接，這使網(wǎng)絡結構簡單，且介質訪問控制也不復雜，所以網(wǎng)絡建造比較容易。網(wǎng)狀結構結點之間的連接不唯一，完整性、可靠性高主要用于覆蓋范圍大入網(wǎng)主機多（機型多）的環(huán)境，常用于構造廣域網(wǎng)絡網(wǎng)狀（不規(guī)則）結構1.2.4網(wǎng)絡型網(wǎng)絡拓撲結構網(wǎng)絡拓撲結構分為全連接網(wǎng)狀型和不完全連接網(wǎng)狀型兩種形式。在全連接網(wǎng)狀型中，每一個節(jié)點和網(wǎng)中其他節(jié)點均有鏈路連接。在不完全連接網(wǎng)型中，兩節(jié)點之間不一定有直接鏈路連接，它們之間的通信，可以依靠其他節(jié)點轉接。最能容錯的網(wǎng)絡拓撲結構是網(wǎng)絡型拓撲結構，在這種拓撲結構中，網(wǎng)絡中的每個節(jié)點都能連接到其他節(jié)點上，如圖1-6所示。樹狀結構物理星型網(wǎng)絡邏輯星型網(wǎng)絡主機網(wǎng)絡型拓樸結構的最大優(yōu)點是單一節(jié)點或者電纜區(qū)段的故障不會引起網(wǎng)絡崩潰。當某個電纜區(qū)段出現(xiàn)故障時，數(shù)據(jù)能夠通過其他節(jié)點重新確定線路，并到達最終的目的地。因而，這種拓撲結構具有較強的容錯（FaultTolerant）能力。但是，網(wǎng)絡型拓撲實現(xiàn)起來成本非常高，布線也很麻煩。一般地，網(wǎng)絡型拓撲僅用于大型系統(tǒng)，例如幀中繼、ATM或者其他分組交換網(wǎng)絡。在這些網(wǎng)絡中，成本相對性能和容錯退居到次要位置。1.2.5混合型網(wǎng)絡拓撲結構以上介紹的是最基本的網(wǎng)絡拓撲結構，在組建局域網(wǎng)時常采用星型、環(huán)型、總線型和樹型結構。樹型和網(wǎng)絡型結構在廣域網(wǎng)中比較常見。但是在一個實際的網(wǎng)絡中，可能是上述幾種網(wǎng)絡構型的混合。在選擇拓撲結構時，主要考慮的因素有：安裝的相對難易程度、重新配置的難易程度、維護的相對難易程度、通信介質發(fā)生故障時受到影響的設備的情況等。1.5計算機網(wǎng)絡應用問題計算機網(wǎng)絡的廣泛應用已經(jīng)對經(jīng)濟、文化、教育、科學的發(fā)展及人類生活質量的提高產(chǎn)生了重要影響，同時也不可避免地帶來一些新的社會、道德、政治與法律問題。Intemet可以為科學研究人員、學生、企事業(yè)工作人員提供很多寶貴的信息，可以使得人與人的交流不受時間、地域的限制。1.6小結本章主要講述了以下一些內(nèi)容。(1)計算機網(wǎng)絡是計算機技術與通信技術緊密結合的產(chǎn)物，網(wǎng)絡技術對信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著深遠的影響。(2)計算機網(wǎng)絡發(fā)展的四個階段分別是：面向終端的計算機通信網(wǎng)絡，初級計算機網(wǎng)絡，開放式的標準化計算機網(wǎng)絡，新一代的計算機綜合性、智能化、寬帶高速網(wǎng)絡。(3)資源共享觀點將計算機網(wǎng)絡定義為“以能夠相互共享資源的方式互聯(lián)起來的自治計算機系統(tǒng)的集合”。

(4)計算機網(wǎng)絡的功能可歸納為資源共享、提供人際通信手段、提高可靠性、節(jié)省費用、便于擴充、分組負荷及協(xié)同處理等方面。1.6小結(5)按網(wǎng)絡傳輸技術進行分類，可將網(wǎng)絡分為：廣播式網(wǎng)絡和點對點式網(wǎng)絡；按網(wǎng)絡覆蓋范圍進行分類，可將網(wǎng)絡分為：局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)；按網(wǎng)絡應用管理范圍進行分類，可將網(wǎng)絡分為：Internet、Intranet和Extranet。

(6)從計算機網(wǎng)絡組成的角度看，典型的計算機網(wǎng)絡按其邏輯功能可以分為“資源子網(wǎng)”和“通信子網(wǎng)”兩部分；它們分別完成數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)處理兩大功能。(7)采用廣播信道通信子網(wǎng)的基本拓撲構型主要有4種：總線型、樹型、環(huán)型、無線通信與衛(wèi)星通信型。采用點對點線路的通信子網(wǎng)的基本拓撲構型有4類：星型、環(huán)型、樹型與網(wǎng)狀型。1.7本章實訓實訓題目：利用Visio繪制網(wǎng)絡拓撲結構圖一、實訓目的 通過本次實訓，讓學生學會使用Visio繪圖軟件繪制網(wǎng)絡拓撲結構圖。二、知識要點

Visio系列軟件是微軟公司開發(fā)的高級繪圖軟件，可以繪制流程圖、網(wǎng)絡拓撲結構圖等，功能強大，易于使用。三、實訓任務(1)學會Visio軟件的使用。(2)用Visio繪制網(wǎng)絡拓撲結構圖。(3)分析網(wǎng)絡拓撲結構圖，確定拓撲類型、網(wǎng)絡類型。1.7本章實訓四、實訓環(huán)境準備安裝了Visio2007版本軟件的計算機機房。熟悉Visio軟件界面的基本操作。五、實訓內(nèi)容

1．學會Visio2007軟件的使用步驟l．單擊“開始”，選擇“程序"，單擊“MicrosoftVisio”，啟動Visio軟件。步驟2．熟悉Visio軟件界面的操作。

2．用Visio軟件繪制網(wǎng)絡拓撲結構圖步驟l．啟動Visio，選擇“網(wǎng)絡”子菜單下的“基本網(wǎng)絡圖”樣板，進入網(wǎng)絡拓撲圖編輯狀態(tài)，按圖1-8所示繪制。1.7本章實訓1.7本章實訓1.7本章實訓3．分析網(wǎng)絡拓撲結構圖，確定拓撲類型、網(wǎng)絡類型根據(jù)所學的知識，分析上述兩個網(wǎng)絡拓撲結構圖，確定拓撲類型、網(wǎng)絡類型(客戶硼艮務器或者對等網(wǎng)絡類型)，將結果記錄在表1-1中。第2章數(shù)據(jù)通信基礎學習任務與要求：通過本章的學習，可以掌握道帶寬與傳輸速率之間的關系；常用傳輸介質的特性及應用；數(shù)據(jù)通信的基本概念、工作過程及數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本組成和應用等。除此以外還將了解數(shù)據(jù)通信的主要技術指標和通信方式；數(shù)據(jù)通信中的編碼技術、調(diào)制解調(diào)技術、多路復用技術和同步技術的工作原理及應用；數(shù)據(jù)交換技術和差錯控制技術的工作過程、工作原理與應用等。一、學習任務分析在計算機網(wǎng)絡的普及應用和飛速發(fā)展的今天，人們的生活、工作、學習都離不開計算機網(wǎng)絡。但是，計算機網(wǎng)絡是由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)兩部分組成，通信子網(wǎng)既通信系統(tǒng)對于人類來說是須臾不可缺少的工具。人們在實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡帶來極大的便利的同時，人們應用更多的是通信子網(wǎng)，全靠通信子網(wǎng)的支持才實現(xiàn)了網(wǎng)上各種服務。隨著通信技術的發(fā)展，各種靈活方便通信手段的實現(xiàn)，使得人們在計算機網(wǎng)絡上傳輸信息已近乎隨心所欲，不再感到距離限制，使得整個社會變得越來越緊湊。通信子網(wǎng)可以成為整個社會的高級神經(jīng)中樞，那么，對于網(wǎng)絡技術和通信系統(tǒng)的融合，就是現(xiàn)在我們需要解決的主要問題。因而，對于通信系統(tǒng)是值得人們了解和知道的，特別是計算機網(wǎng)絡技術不可缺少的基本知識和理論。所謂的通信系統(tǒng)就是實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸所需的一切技術和設備，數(shù)據(jù)通信技術是網(wǎng)絡技術發(fā)展的基礎。計算機間的通信是實現(xiàn)資源共享的基礎，計算機通信網(wǎng)絡的核心是數(shù)據(jù)通信設施。網(wǎng)絡中的信息交換和共享意味著一個計算機系統(tǒng)中的信號通過網(wǎng)絡傳輸?shù)搅硪粋€計算機系統(tǒng)中處理或使用。如何進行計算機系統(tǒng)中的信號傳輸，這是數(shù)據(jù)通信技術要解決的問題。二、學習任務分解本模塊將對數(shù)據(jù)通信的基本概念、系統(tǒng)組成、技術指標、數(shù)據(jù)編碼技術、數(shù)據(jù)傳輸技術、數(shù)據(jù)交換技術、多路復用技術、差錯控制技術進行系統(tǒng)分析。為以后學習網(wǎng)絡技術奠定基礎。1）掌握數(shù)據(jù)通信的基本概念

2）掌握數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要技術指標

3）掌握基帶傳輸?shù)幕靖拍?/p>

4）掌握多路復用的分類與特點

5）掌握數(shù)據(jù)交換技術的類型和原理

6）掌握差錯控制方法任務一、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信(DataCommunication)系統(tǒng)就是指以計算機為核心，用通信線路連接分布在各地的數(shù)據(jù)終端設備而完成數(shù)據(jù)通信功能的復合系統(tǒng)。重點介紹數(shù)據(jù)通信的基礎知識，為計算機網(wǎng)絡和網(wǎng)絡工程設計相關課程的學習和實踐打好基礎。1.1數(shù)據(jù)基本概念通信的目的是交換信息。信息的載體可以是多媒體，包含語音、音樂、圖形圖像、文字和數(shù)據(jù)等。計算機的終端產(chǎn)生的信息一般是字母、數(shù)字和符號的組合。為了傳送這些信息，首先要將每一個字母、數(shù)字或括號用二進制代碼表示。美國信息交換標準代碼(ASCII)目前已經(jīng)被ISO與CCITT采納并發(fā)展為國際通用的信息交換用標準代碼。信號是數(shù)據(jù)的表示形式。數(shù)據(jù)以信號形式在信道上傳輸。信號也有模擬信號和數(shù)字信號兩種形式。模擬信號是指時間上和空間上連續(xù)變化的信號；數(shù)字信號是指一系列在時間上離散的信號。2.1.1基本概念

信號與通信信號：以時間為自變量，以表示消息(或數(shù)據(jù))的某個參量(振幅、頻率或相位)為因變量。信號按其因變量的取值是否連續(xù)可分為模擬信號和數(shù)字信號模擬信號：信號的因變量完全隨連續(xù)消息的變化而變化的信號。模擬信號的自變量可以是連續(xù)的，也可以是離散的；但其因變量一定是連續(xù)的數(shù)字信號：表示消息的因變量是離散的，自變量時間的取值也是離散的信號通信：將表示消息的信號從發(fā)送方(信源)傳遞到接收方(信宿)。既然信號可分為模擬信號和數(shù)字信號，與之相對應的，通信也可分為模擬通信和數(shù)字通信2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2.1.1數(shù)據(jù)信息和數(shù)據(jù)通信1.信息、數(shù)據(jù)和信號通信的目的是交換信息。信息的載體可以是多媒體，包含聲、文、圖等。被傳輸?shù)亩M制代碼稱數(shù)據(jù)，是信息的載體。信號是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的表示形式，信號包括模擬和數(shù)字。2.數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信：將數(shù)據(jù)信息通過適當?shù)木€路從一端傳到另一端。兩類：模擬通信系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)。補充：模擬通信系統(tǒng)普通的電話、廣播、電視等都屬于模擬通信系統(tǒng)。補充：數(shù)字通信系統(tǒng)計算機通信、數(shù)字電話以及數(shù)字電視都屬于數(shù)字通信系統(tǒng)。t?(t)nTx(nT)10011011a)模擬信號 b)數(shù)字信號基本概念

模擬通信利用模擬信號來傳遞消息普通的電話、廣播、電視等都屬于模擬通信信源調(diào)制器信道解調(diào)器信宿噪聲源信道：用來傳輸表示消息的電信號的介質或通路。它可以是雙絞線、同軸電纜、光纜、微波以及衛(wèi)星鏈路等噪聲源：包括了影響該系統(tǒng)的所有噪聲，如脈沖噪聲(工業(yè)噪聲等)和隨機噪聲(信道噪聲、發(fā)送設備噪聲、接收設備噪聲等)

基本概念

數(shù)字通信利用數(shù)字信號來傳遞消息計算機通信、數(shù)字電話以及數(shù)字電視都屬于數(shù)字通信信源信源編碼器信道編碼器調(diào)制器信道信道譯碼器信源譯碼器信宿解調(diào)器噪聲源發(fā)送端時鐘接收端時鐘A/D檢錯糾錯編碼信源、信宿和信道

信源與信宿：

通常將數(shù)據(jù)的發(fā)送方稱為信源，而將數(shù)據(jù)的接收方稱為信宿。信源和信宿一般是計算機或其它一些數(shù)據(jù)終端設備。信道：

在信源和信宿之間所建立的用于傳送信號的物理通道，被稱為物理信道，簡稱信道。按傳輸介質的類型來劃分，信道被分為有線信道和無線信道；按信道中所傳輸?shù)男盘栴愋蛠韯澐?，信道可被分為模擬信道和數(shù)字信道?；靖拍?/p>

數(shù)字通信抗干擾能力強可實現(xiàn)高質量的遠距離通信能適應各種通信業(yè)務，各種消息（電報、電話、圖像和數(shù)據(jù)等）都可以被變換為統(tǒng)一的二進制數(shù)字信號進行傳輸能實現(xiàn)高保密通信通信設備的集成化和微型化數(shù)字通信的最大缺點是占用的頻帶寬。以電話為例，一路模擬電話占用4KHz信道帶寬，而一路數(shù)字電話所需要的數(shù)據(jù)傳輸率是64Kbps，所需占用的帶寬要遠遠大于4KHz2.1.2數(shù)據(jù)通信基礎理論

信號的頻譜與帶寬信號具有時域和頻域兩種最基本的表現(xiàn)形式和特性時域特性反映信號隨時間變化的情況。信號的時域特性表示出信號隨時間變化的情況。如正弦信號就可以表示為：

f(t)=ASin(2лft+θ)

其中：

A：振幅

f：頻率

θ：初始相位幅度、頻率以及相位是周期信號f(t)的3個重要特性信號的頻譜與帶寬傅立葉變換：任何一個周期為T的函數(shù)f(t)都是由無窮多個正弦函數(shù)和余弦函數(shù)合成：其中：

數(shù)據(jù)通信基礎理論

信號的頻譜與帶寬頻譜：f(t)各次諧波的振幅An按照頻率高低依次排列起來所形成的譜狀圖形絕對帶寬：信號頻譜所覆蓋的頻率范圍有效帶寬(簡稱帶寬)：信號的大部分能量都集中在一個較小的范圍之內(nèi)，這段頻帶稱為帶寬信號的帶寬越大，利用這種信號傳送數(shù)據(jù)的速率就越高，要求傳輸介質的帶寬也越大常見信號的頻譜和帶寬：聲音信號的頻譜大致在20Hz～2000kHz的范圍(低于20Hz的信號為次聲波，高于2000KHz的信號為超聲波)，但用一個窄得多的帶寬就能產(chǎn)生可接受話音的重現(xiàn)，因而話音信號的標準頻譜為300Hz～3400Hz，其帶寬為3kHz。電視信號的頻譜為0～4MHz，因此其帶寬為4MHz數(shù)據(jù)通信基礎理論

信道的截止頻率與帶寬沒有任何信道能毫無損耗地通過所有頻率分量所有的傳輸信道和設備對不同的頻率分量的衰減程度是不同的截止頻率反映了傳輸介質本身所固有的物理特性通常情況是頻率為0到fc赫茲范圍內(nèi)的諧波在信道傳輸過程中不發(fā)生衰減(或其衰減是一個非常小的常量)，而在此

fc頻率之上的所有諧波在傳輸過程中衰減很大截止頻率：信號在信道傳輸過程中某個分量的振幅衰減到原來的0.707(即輸出信號的功率降低了一半)時所對應的那個頻率稱為信道的截止頻率(cut-offfrequency)數(shù)據(jù)通信基礎理論

信道的截止頻率與帶寬在線路中可安裝濾波器以限制每個用戶使用的帶寬截止頻率：fc帶寬：f2-f1fa)單通濾波器b)雙通濾波器ffcf1

f20.7070.707AA時延（Delay）：信息從網(wǎng)絡的一端傳送到另一端所需的時間。時延=處理時延+排隊時延+發(fā)送時延+傳播時延處理時延=對數(shù)據(jù)進行處理和錯誤校驗所需的時間排隊時延=數(shù)據(jù)在中間結點等待轉發(fā)的延遲時間發(fā)送時延=數(shù)據(jù)位數(shù)/信道帶寬傳播時延=d/s

d:距離，s:介質中信號傳播速度(≈0.7c)時延帶寬乘積：某一信道所能容納的比特數(shù)。時延帶寬乘積=帶寬×傳播時延例如，某信道的時延帶寬乘積為100萬比特，這意味著第一個比特到達目的端時，源端已發(fā)送了100萬比特。信道帶寬傳播時延管道體積=時延帶寬乘積數(shù)據(jù)通信基礎理論

信道最大數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率：單位時間內(nèi)能傳輸?shù)亩M制位數(shù)Nyquist(1924)定理：對于無噪聲的理想信道，任意連續(xù)信號f(t)通過一個帶寬為H的信道后，其輸出信號為一個帶寬為H的時間連續(xù)信號g(t)如果要輸出數(shù)字信號，還必須以一定的速率對g(t)進行等間隔的抽樣。抽樣速度高于每秒2H次是無意義的，因為信號中高于信道帶寬H以外的高頻分量已被信道衰減掉。如果g(t)由L個離散化的電平組成，即每次抽樣的可能結果為L個離散化電平之一，則該信道的最大的數(shù)據(jù)傳輸率C為：

C=2H×log2L(比特/秒)例如，一個無噪聲帶寬為3000Hz的信道不能傳送速率超過6000比特/秒的二進制數(shù)字信號調(diào)制速率：調(diào)制速率又稱波特速率，也就是信號經(jīng)調(diào)制后的傳輸速率亦即每秒內(nèi)調(diào)制信號波的變換次數(shù)，單位為波特。若一個單位調(diào)制信波的長度為T秒，則調(diào)制速率為：B＝1／T（秒）（波特）數(shù)據(jù)信號速率：表示每秒能傳輸?shù)拇a位數(shù)，即數(shù)據(jù)信息的比特數(shù)，單位為bit／秒（記作bps）。其定義為：S＝1／Tlog2N（bit/s）式中T是脈沖寬度，N為調(diào)制信號波的狀態(tài)數(shù)，即一個脈沖所表示的有效狀態(tài)，亦即調(diào)制電平數(shù)，其值為2的整數(shù)倍。二進制（N=2）信號級下，波特速率=比特數(shù)率數(shù)據(jù)傳輸速率：單位時間內(nèi)傳送的數(shù)據(jù)量。數(shù)據(jù)量單位可以是比特、字符、碼組等，時間單位可以是秒、分、時等，通常以字/分為單位。當數(shù)據(jù)單位為比特，時間單位為秒時，數(shù)據(jù)傳輸速率即是數(shù)據(jù)信號速率。正因為如此，將數(shù)據(jù)信號速率就稱為數(shù)據(jù)傳輸速率。其基本度量單位為比特每秒（bitpersecond，簡寫為bps），當數(shù)據(jù)傳輸速率較大時，可以采用Kbps、Mbps和Gbps來描述。單位時間內(nèi)傳送的信息量。用三種速率來表示傳輸速率：1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在一次通信中，產(chǎn)生和發(fā)送信息的一端叫信源，接受信息的一端叫信宿。信源和信宿之間要有通信線路才能互相通信。用通信的術語來說，通信線路稱為信道，所以信源和信宿之間的信息交換是通過信道進行的。1.2數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)性能指標1.2.1信道帶寬和信道容量1.2.2信道時延1.2.3誤碼率2.2.1信道帶寬和信道容量信道帶寬或信道容量是描述信道的主要指標之一，由信道的物理特性所決定。通信系統(tǒng)中傳輸信息的信道具有一定的頻率范圍(即頻帶寬度，單位是赫茲)，稱為信道寬度。信道容量是指單位時間內(nèi)信道所能傳輸?shù)淖畲笮畔⒘浚碚餍诺赖膫鬏斈芰Α?.2.1信道帶寬和信道容量一般情況下，信道帶寬越寬，一定時間內(nèi)信道上傳輸?shù)男畔⒘烤驮蕉啵瑒t信道容量就越大，傳輸效率也就越高。香農(nóng)(Shannon)定理給出了信道帶寬與信道容量之間的關系式中，C為信道容量，W為信道寬度，N為噪聲功率，S為信號功率。當噪聲功率趨于0時，信道容量趨于無窮大，即無干擾的信道容量為無窮大，信道傳輸?shù)男畔⒍嗌偻耆蓭挍Q定。此時，信道中每秒所能傳輸?shù)淖畲蟊忍財?shù)由奈奎斯特(Nyquist)準則決定數(shù)據(jù)通信基礎理論

信道最大數(shù)據(jù)傳輸率Shannon定理：對于有噪聲的信道，帶寬為H(Hz)，信噪比為S/N的信道，其最大數(shù)據(jù)傳輸率C為：

C=H×log2(1+S/N)(比特/秒)

其中，S表示信號功率，N表示噪聲功率信號噪比通常使用10log10S/N來表示，單位是分貝(dB)例如，對于一個帶寬為3kHz，信噪比為35dB的信道，無論其使用多少個量化電平，也不管采樣速度多快，其數(shù)據(jù)傳輸率不可能大于35000比特/秒，計算過程如下：35=10log10(S/N)

S/N=103.5=3162Rmax=3000*Blog2(1+S/N)=3000*log2(1+3162) ≈3000*11.63≈34880bps香農(nóng)定理應用于兩個通過電話網(wǎng)絡進行通信的模擬調(diào)制解調(diào)器之間56Kbps的調(diào)制解調(diào)器只有在與因特網(wǎng)服務商連接時才能達到這么高的速率，它利用了服務商端無須進行模擬數(shù)字轉換這一事實1.2.2信道時延時延(delay)是指一個報文或分組從一個網(wǎng)絡(或一條鏈路)的一端傳送到另一端所需的時間。時延一般由以下幾個不同的部分組成：1發(fā)送時延2傳播時延3處理時延

1101101…在這里產(chǎn)生處理時延在這里產(chǎn)生發(fā)送時延(即傳輸時延)在這里產(chǎn)生傳播時延隊列鏈路結點A結點B1.2.2信道時延3處理時延這是數(shù)據(jù)在交換結點為存儲轉發(fā)而進行一些必要的處理所花費的時間。在結點緩存隊列中分組排隊所經(jīng)歷的時延是處理時延中的重要組成部分。因此，處理時延的長短往往取決于網(wǎng)絡中當時的通信量。當網(wǎng)絡的通信量很大時，還會發(fā)生隊列溢出，使分組丟失，這相當于處理時延為無窮大。有時可用排隊時延作為處理時延。這樣，數(shù)據(jù)經(jīng)歷的總時延就是以上三種時延之和：總時延=傳輸時延+發(fā)送時延+處理時延1.2.3誤碼率誤碼率是衡量通信系統(tǒng)在正常工作情況下傳輸可靠性的指標。誤碼率是指二進制碼元在傳輸過程中被傳錯的概率。顯然，它就是錯誤接收的碼元數(shù)在所傳輸?shù)目偞a元數(shù)中所占的比例。誤碼率的計算公式為：公式中，Pe為誤碼率，Ne表示被傳錯的碼元數(shù)，N表示傳輸?shù)亩M制碼元總數(shù)。上式只有N取值很大時才有效。任務二、數(shù)據(jù)通信方式2.1.2數(shù)據(jù)通信方式1、串行通信和并行通信2、單工、半雙工和全雙工通信3、基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸4、數(shù)據(jù)通信的同步方式：異步方式同步方式1、串行通信和并行通信并行通信數(shù)據(jù)在多個并行信道上同時進行傳輸。并行通信的優(yōu)點是速度快，但費用高，僅適合于近距離和高速率的通信。串行通信數(shù)據(jù)流以串行方式在一條信道上傳輸，由于計算機內(nèi)部都采用并行通信。串行通信的優(yōu)點是收、發(fā)雙方只需要一條傳輸信道，易于實現(xiàn)，成本低，但速度比較低。串行通信和并行通信演示：2、數(shù)據(jù)傳輸方向（1）單工通信單工方式指通信信道是單向信道，數(shù)據(jù)信號僅沿一個方向傳輸，發(fā)送方只能發(fā)送不能接收，接收方只能接收而不能發(fā)送。（2）半雙工通信半雙工通信是指信號可以沿兩個方向傳送，但同一時刻一個信道只允許單方向傳送，即兩個方向的傳輸只能交替進行，而不能同時進行。（3）全雙工通信全雙工通信是指數(shù)據(jù)可以同時沿相反的兩個方向作雙向傳輸。比如，電話通話。（一）串行通信和并行通信

1并行與串行通信概念2異步傳輸與同步傳輸異步傳輸

同步傳輸通信的雙方按照同一時鐘信號進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞酵馔脚c內(nèi)同步位同步與同步字符

HDLC同步字符與“零比特插入技術”（2）

單工通信、半雙工通信、全雙工通信數(shù)據(jù)傳送只能在一個固定的方向上進行，任何時候都不能改變方向。例子：

廣播、電視

發(fā)送單向通道接收單工通信數(shù)據(jù)通信：半雙工通信信號可以雙向進行，但不可同時進行，一個時間只能有一個方向的傳送例子：

對講機、計算機—終端發(fā)送接收雙向通道接收發(fā)送數(shù)據(jù)通信：雙工通信信號可以同時進行雙向發(fā)送例子：計算機—計算機發(fā)送接收雙向通道接收發(fā)送任務三、數(shù)據(jù)傳輸技術2、數(shù)據(jù)傳輸方向（1）單工通信單工方式指通信信道是單向信道，數(shù)據(jù)信號僅沿一個方向傳輸，發(fā)送方只能發(fā)送不能接收，接收方只能接收而不能發(fā)送。（2）半雙工通信半雙工通信是指信號可以沿兩個方向傳送，但同一時刻一個信道只允許單方向傳送，即兩個方向的傳輸只能交替進行，而不能同時進行。（3）全雙工通信全雙工通信是指數(shù)據(jù)可以同時沿相反的兩個方向作雙向傳輸。比如，電話通話。3.基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸（1）基帶傳輸基帶傳輸是在信道中直接傳輸數(shù)字信號。（2）頻帶傳輸在實現(xiàn)遠距離通信時，經(jīng)常借助于電話線路.（3）寬帶傳輸可利用寬帶傳輸系統(tǒng)來實現(xiàn)聲音、文字和圖像的一體化傳輸。

實例：使用CableModem上網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸方向演示4、數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒绞酵絾栴}在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，當發(fā)送端與接收端采用串行通信時，通信雙方要交換數(shù)據(jù)，需要有高度的協(xié)同動作，彼此間傳輸數(shù)據(jù)的速率、每個比特的持續(xù)時間和間隔都必須相同。通常使用的同步技術有兩種：異步方式同步方式（1）異步傳輸方式（字符同步）異步方式實現(xiàn)比較容易，但每傳輸一個字符都需要多使用2～3位，所以適合于低速通信。（2）同步傳輸方式在同步傳送時，由于發(fā)送方和接收方數(shù)據(jù)塊作為一個單位傳送，且附加位又非常少。使用場合：高速傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，比如計算機之間的數(shù)據(jù)通信。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)由信源、信宿和信道三部分組成。信源與信宿又被稱為數(shù)據(jù)終端設備(DataTerminalEquipment)，簡稱DTE。DTE通常屬于資源子網(wǎng)的設備，如資源子網(wǎng)中的計算機、數(shù)據(jù)輸入/輸出設備和通信處理機等。

信號變換器又稱為數(shù)據(jù)線路端接設備(DataCircuit-terminatingEquipment)，簡稱DCE。DCE為DTE提供了入網(wǎng)的連接點，通常被認為是通信子網(wǎng)中的設備。信號轉換器通信信道發(fā)送信號接收信號信道帶寬系統(tǒng)噪聲信源信號轉換器信宿數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng)在數(shù)字通信系統(tǒng)中，信號轉換器的主要功能是分別在發(fā)送端和接收端完成數(shù)字數(shù)據(jù)的編碼和解碼；在模擬通信系統(tǒng)中，信號轉換器的主要功能是分別在發(fā)送端和接收端完成數(shù)/模（D/A)和模/數(shù)(A/D)轉換功能。計算機模擬信道計算機發(fā)送模擬信號接收模擬信號信道帶寬D/A轉換A/D轉換計算機數(shù)字信道計算機發(fā)送數(shù)字信號接收數(shù)字信號信道帶寬編/解碼器編/解碼器數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)要解決的關鍵問題信道的選擇數(shù)據(jù)和信號之間的轉換信道的構建：傳輸介質信號傳輸方式信號傳輸質量。

2.１.３

數(shù)據(jù)編碼不同類型的信號在不同類型的信道上傳輸有4種情況：數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)信號：模擬信號數(shù)字信號信道：模擬信道數(shù)字信道模擬傳輸和數(shù)字傳輸所使用的技術話音移頻,調(diào)制模擬數(shù)字模擬模擬PCM編碼數(shù)字數(shù)字數(shù)字編碼數(shù)字模擬數(shù)據(jù)，模擬信號數(shù)字數(shù)據(jù)，模擬信號數(shù)字數(shù)據(jù)，數(shù)字信號模擬數(shù)據(jù)，數(shù)字信號10101010調(diào)制2.3數(shù)據(jù)編碼技術信道分為模擬信道和數(shù)字信道，而依賴于信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)也分為模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字數(shù)據(jù)。數(shù)字編碼(NRZ、曼徹斯特等)數(shù)字數(shù)據(jù)數(shù)字信號(數(shù)字信道)調(diào)制(ASK、FSK、PSK等)數(shù)字數(shù)據(jù)模擬信號(模擬信道)脈沖編碼調(diào)制PCM模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號(數(shù)字信號)調(diào)制（AM、FM、PM等）模擬數(shù)據(jù)模擬信號(模擬信道)1.數(shù)字數(shù)據(jù)的調(diào)制傳統(tǒng)的電話通信信道是為傳輸語音信號設計的，用于傳輸音頻300Hz～3400Hz的模擬信號，不能直接傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)。對數(shù)字數(shù)據(jù)調(diào)制的基本方法有三種：幅移鍵控、頻移鍵控和相移鍵控。數(shù)字數(shù)據(jù)的調(diào)制示例2.數(shù)字數(shù)據(jù)的編碼利用數(shù)字通信信道直接傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)信號的方法稱作數(shù)字信號的基帶傳輸，而數(shù)字數(shù)據(jù)在傳輸之前，需要進行數(shù)字編碼。數(shù)字數(shù)據(jù)的編碼方式有三種：不歸零碼曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼

數(shù)字數(shù)據(jù)編碼的示例01001011數(shù)據(jù)(a)非歸零碼同步時鐘(b)曼徹斯特編碼(c)差分曼徹斯特編碼3.模擬數(shù)據(jù)的調(diào)制在模擬數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，信源的信息經(jīng)過轉換，形成電信號比如人說話的聲音經(jīng)過電話轉變?yōu)槟M的電信號，這也是模擬數(shù)據(jù)的基帶信號。模擬數(shù)據(jù)的基帶信號具有比較低的頻率，不宜直接在信道中傳輸，需要對信號進行調(diào)制比如無線電廣播。（1）模擬數(shù)據(jù)的編碼脈沖編碼調(diào)制PCM（PulseCodeModulation）是模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化的主要方法。PCM技術的典型應用是語音數(shù)字化。數(shù)字化語音數(shù)據(jù)傳輸速率高、失真小，可以存儲在計算機中，進行必要的處理。因此在網(wǎng)絡與通信的發(fā)展中語音數(shù)字化成為重要的部分。（2）PCM編碼的典型應用（3）PCM的工作原理脈沖編碼調(diào)制包括三部分：采樣、量化和編碼。采樣：每隔一定的時間間隔，采集模擬信號的瞬時電平值做為樣本。量化：量化級可以分為8級、16級，或者更多的量化級，這取決于系統(tǒng)的精確度要求。編碼：編碼是用相應位數(shù)的二進制代碼表示量化后的采樣樣本的量級。（4）PCM的工作過程例：脈沖編碼調(diào)制方法

例：PCM用于數(shù)字語音系統(tǒng)聲音分為128個量化級；每個量化級采用7位二進制編碼表示；采樣速率為8000樣本/秒；數(shù)據(jù)傳輸速率應達到7位×8000/秒=56Kbps；如果每個量化級采用7+1=8位二進制編碼表示;數(shù)據(jù)傳輸速率應達到8位×8000/秒=64Kbps。基帶信號在計算機系統(tǒng)中，通常用二進制比特來表示各類數(shù)據(jù)。矩形脈沖信號是二進制比特的典型表達方式按傅立葉分析，矩形脈沖信號由直流、低頻、高頻的多個成分組成。在其頻譜中，從零開始的能量集中的一段頻率范圍稱為基本頻帶，簡稱基帶?；l等于脈沖信號的固有頻率。與基帶對應的數(shù)字信號稱為基帶信號。矩形脈沖信號的Fourier分析

(圖示)基帶傳輸基帶傳輸在數(shù)字信道上使用數(shù)字信號傳輸數(shù)據(jù)時，若將與脈沖信號有關的所有直流、基頻、低頻和高頻分量全部放在數(shù)字信道上傳輸，要占據(jù)很大的信道帶寬。更合適的作法是將占據(jù)脈沖信號大部分能量的基帶信號傳送出去。這種在數(shù)字信道中利用基帶信號直接傳輸?shù)姆绞奖环Q為基帶傳輸。特點：

抗噪聲能力強，成本低，傳輸速率高信號衰減嚴重，只能利用有線介質近距離傳輸基帶信號頻帶寬，傳輸時要占用整個傳輸介質的帶寬數(shù)字數(shù)據(jù)編碼采用基帶信號進行傳輸適用的是數(shù)字通信系統(tǒng)的模型。該系統(tǒng)要解決的關鍵問題是數(shù)字數(shù)據(jù)的編碼和解碼問題

在發(fā)送端，要解決如何將二進制數(shù)據(jù)序列通過某種編碼（encoding）方式轉化為可直接傳送的數(shù)字信號；在接收端，則要解決如何將收到的數(shù)字信號通過解碼(Decoding)恢復為與發(fā)送端相同的二進制數(shù)據(jù)序列。三種常見的數(shù)字數(shù)據(jù)編碼

不歸零（NRZ，Non-ReturntoZero）編碼

Manchester編碼

差分Manchester編碼NRZ編碼規(guī)則：以高電平表示邏輯“1”，低電平表示邏輯“0”。特點：由于不能判斷位的開始與結束，收發(fā)雙方不能保持同步，需要用另一個信道同時傳送同步信號。Manchester編碼規(guī)則：將每比特周期T分為前T/2和后T/2；前T/2傳送該比特的反碼，后T/2傳送該比特的原碼。

特點：任何兩次電平跳變的時間間隔是T/2或T，提取電平跳變信號可作為收發(fā)雙方的同步信號，不需要另外的同步信號。又被稱為“自含時鐘編碼”。

差分Manchester編碼規(guī)則:對Manchester編碼的改進,保留每比特中間的跳變作同步之用；每比特的值則根據(jù)其開始處是否出現(xiàn)電平的跳變來決定，有跳變者為“0”，無跳變者為二進制“1”頻帶傳輸頻帶傳輸

由于基帶傳輸?shù)慕嚯x限制，在遠距離傳輸中通常采用模擬信道。利用模擬信道，傳輸二進制數(shù)據(jù)的方法稱為頻帶傳輸。其適用于模擬數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型。關鍵技術問題：

如何將計算機中的數(shù)字信號轉化為適合模擬信道傳輸?shù)哪M信號。解決方案

將要傳送的數(shù)字數(shù)據(jù)“寄載”在載波上，利用數(shù)字數(shù)據(jù)對載波的某些特性（振幅、頻率、相位）進行控制，使載波特性發(fā)生了變化，然后將變化了的載波送往線路進行傳輸。調(diào)制與解調(diào)調(diào)制(modulation)：在數(shù)據(jù)發(fā)送端，將數(shù)字數(shù)據(jù)寄載在載波上的過程稱為調(diào)制。其目的在于將二進制數(shù)據(jù)變換成能在電話線或其他傳輸線路上傳輸?shù)哪M信號。

解調(diào)(demodulation)：在接收端，當攜帶數(shù)據(jù)信號的載波到達時，將收到的模擬信號重新還原成原來的二進制數(shù)據(jù)的過程稱為解調(diào)。Modem=

modulation+demodulation三種基本調(diào)制方法根據(jù)調(diào)制過程中所采用的載波的特性不同，分為三種基本調(diào)制方法：

y=Asin(ωt+φ)

幅移鍵控（ASK,Amplitude-ShiftKeying）頻移鍵控（FSK,Frequency-ShiftKeying）

相移鍵控（PSK,Phase-ShiftKeying）三種基本調(diào)制方法（續(xù)）幅移鍵控ASK

：

通過載波信號的振幅變化來表示二進制“0”與“1”；

又稱調(diào)幅(amplitudemodulation)幅移鍵控FSK改變載波信號的頻率來表示二進制“0”與“1”；

又稱調(diào)頻(frequencymodulation)

相移鍵控PSK通過改變載波信號的相位值表示二進制“0”和“1”。，又稱調(diào)相(phasemodulation)按照使用相位的絕對值或相位的相對偏移兩大表示分為絕對調(diào)相和相對調(diào)相；按對一個完整周期的相位的劃分方式分為二相制、四相制、八相制等。

三種調(diào)制方式的比較幅移鍵控：技術簡單，抗干擾能力差頻移鍵控：技術簡單，抗干擾能力強

相移鍵控：技術較復雜，抗干擾能力強，編碼效率高目前在網(wǎng)絡中廣為使用的調(diào)制方式是上述三種基本方式的變種。

最常見的方法是脈沖編碼調(diào)制PCM（PulseCodeModulation）。模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化過程：（1）取樣：每隔一定的時間間隔，把模擬信號的值取出來作為樣本，以代表原信號（按取樣定理，取樣頻率f1≥2B）。（2）電平量化：決定取樣值屬于哪個量級。并將其幅度按量化級取整。經(jīng)過量化后的取樣值幅度是離散的整數(shù)值，而不是連續(xù)值。量化過程應先將信號分為若干個量化級，如分為8級（0.1、0.3、0.5等），規(guī)定好每一級對應的幅值范圍。量化值是不等分的，PCM編碼為非線性技術模擬數(shù)據(jù)進行數(shù)字信號編碼（3）編碼：編碼是用相應位數(shù)的二進制碼來表示已經(jīng)量化的取樣值（如量化值0.1的二進制碼為0001、量化值0.3的二進制碼為0010等）。如果N個量化級，則二進制位的位數(shù)應為log2N。如量化級有8個，就需要三位編碼。語音數(shù)字化系統(tǒng)中，常分為128量級，故需用7位編碼。經(jīng)過編碼后，每個取樣值就由相應的編碼脈沖表示，并將該編碼脈沖發(fā)送到信道上。如果某樣值的編碼為0011，則用4個脈沖表示兩個幅值為零的脈沖，兩個幅值為1的脈沖。例題：對聲音進行數(shù)字化時，將聲音分成128個量化級，即采用7位二進制編碼（log2128=7）。由于采樣頻率為8KHz，所以數(shù)據(jù)速率為7×8000=56Kbps。即聲音信號的數(shù)據(jù)傳輸率要有56Kbps。PCM編碼用于彩色電視信號時，由于彩色電視信號帶寬為6MHz，故采樣頻率為12MHz，此時一個樣本用10位（1024個量化級）二進制表示，所以數(shù)據(jù)速率為12M×10=120Mbps。1.數(shù)據(jù)傳輸異步傳輸(是最早使用也是最簡單的一種方法)每次傳送一個字符（可由5—8位組成），在傳送字符前，設置一個起始位，以示字符信息的開始，接著是字符代碼，字符代碼后面是一位的校驗位，最后設置1~2位的終止位，表示傳送的字符結束。

同步傳輸：在每個數(shù)據(jù)塊的開始處加一個幀頭，而在結束處加一個幀尾，加有幀頭和幀尾的數(shù)據(jù)稱為一幀（frame）。在幀頭和幀尾之間的每個比特都必須在收發(fā)兩端保持同步。而幀頭和幀尾的特性，取決于傳送的數(shù)據(jù)塊是面向字符的還是面向位的。數(shù)據(jù)傳輸位同步：目的是使接收端接收的每一位信息都與發(fā)送端保持同步，2種同步方法：外同步——發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)之前發(fā)送同步脈沖信號，接收方用接收到的同步信號來鎖定自己的時鐘脈沖頻率。自同步——通過特殊編碼（如曼徹斯特編碼），使數(shù)據(jù)編碼信號中包含同步信號，接收方從數(shù)據(jù)編碼信號提取同步信號來鎖定自己的時鐘脈沖頻率。字符同步：找到正確的字符邊界。常用的為起止式（異步式）。在這種方式中，每個字符的傳輸需要：1個起始位、5～8個數(shù)據(jù)位、1、1.5或2個停止位采用這種同步方式的通信也稱“異步通信”。起止式的優(yōu)缺點：頻率的漂移不會積累，每個字符開始時都會重新獲得同步；每兩個字符之間的間隔時間不固定；增加了輔助位，所以傳輸效率低；例如，采用1個起始位、8個數(shù)據(jù)位、2個停止位時，其傳輸效率為8/11≈73％起始位數(shù)據(jù)位停止位字符間隔不固定1個字符時間邏輯“0”邏輯“1”幀同步：識別一個幀的起始和結束。幀（Frame）：數(shù)據(jù)鏈路中的傳輸單位——包含數(shù)據(jù)和控制信息的數(shù)據(jù)塊面向字符的——以同步字符（SYN，16H）來標識一個幀的開始，適用于數(shù)據(jù)為字符類型的幀面向比特的——以特殊位序列（7EH，即01111110）來標識一個幀的開始，適用于任意數(shù)據(jù)類型的幀幀起始控制信息數(shù)據(jù)幀結束校驗和0–nbit8bit8bit8-32m7EH7EH(2).數(shù)據(jù)編碼技術不同類型的信號在不同類型的信道上傳輸有4種情況：數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)信號：模擬信號數(shù)字信號信道：模擬信道數(shù)字信道（3）多路復用技術3.1頻分多路復用3.2時分多路復用3.3波分多路復用3.1頻分多路復用當物理信道的可用帶寬超過單個原始信號所需帶寬足夠多的情況下，可將該物理信道的總帶寬劃分成若干個與傳輸單個信號帶寬相同(或略寬)的子頻帶，每個子頻帶傳輸一路信號，這就是頻分多路復用(FDM，F(xiàn)requencyDivisionMultiplexing)。3.1.1頻分多路復用3.1.2時分多路復用時分多路復用(TDM，TimeDivisionMultiplexing)則是以信道傳輸時間作為分割對象，通過為多個信道分配互不重疊的時間片來實現(xiàn)多路復用。3.1.2時分多路復用3.1.2時分多路復用1．同步時分多路復用2．異步時分多路復用3.1.3波分多路復用波分多路復用(WDM，WavelengthDivisionMultiplexing)實際上就是光的頻分多路復用。波分多路復用的本質是在一條光纖中用不同顏色的光波來傳輸信號，而不同的色光在光纖中傳輸彼此互不干擾。3.1.3波分多路復用任務四數(shù)據(jù)交換技術2.4.1線路交換2.4.2報文交換2.4.3分組交換數(shù)據(jù)交換技術什么是交換？按某種方式動態(tài)地分配傳輸線路資源。例如，電話交換機在用戶呼叫時為用戶選擇一條可用的線路進行接續(xù)。用戶掛機后則斷開該線路，該線路又可分配給其它用戶。最初的交換：人工轉接交換為什么要采用交換技術？節(jié)省線路投資，提高線路利用率。實現(xiàn)交換的方法主要有：電路交換、報文交換和分組交換。2.5數(shù)據(jù)交換技術數(shù)據(jù)交換的基本概念：通常將數(shù)據(jù)在通信子網(wǎng)中各節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸過程稱為數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)絡中常用的數(shù)據(jù)交換技術可分為兩大類：線路交換和存儲轉發(fā)交換其中存儲轉發(fā)交換交換技術又可分為：

報文交換、分組交換補充其他方式：幀中繼交換、信元交換2.5.1線路交換方式線路交換是面向連接的服務；首先要建立一個實際的物理線路連接；線路交換在數(shù)據(jù)傳輸過程中要經(jīng)過三個階段：建立連接、數(shù)據(jù)傳輸、釋放連接優(yōu)點：通信實時性強，適用交互式會話類通信缺點：對突發(fā)性通信不適應，效率低，系統(tǒng)無存儲數(shù)據(jù)的能力，不能平滑交通量。線路交換方式的工作原理結點A呼叫請求呼叫應答報文或報文分組應答釋放請求釋放應答線路建立數(shù)據(jù)傳輸線路釋放結點B結點C結點D主機H主機HAB2.5.2存儲交換方式發(fā)送的數(shù)據(jù)與目的地址、源地址、控制信息按照一定格式組成一個數(shù)據(jù)單元（報文、報文分組、幀或信元）進入通信子網(wǎng)；通信子網(wǎng)中的結點是通信控制處理機，

負責完成數(shù)據(jù)單元的接收、差錯校驗、存儲、路選和轉發(fā)功能。存儲交換方式分類：數(shù)據(jù)通過通信子網(wǎng)傳輸時可以有報文、報文分組、幀或信元四種方式；報文傳輸：不管發(fā)送數(shù)據(jù)的長度是多少，都把它當作一個邏輯單元發(fā)送；報文分組傳輸：限制一次傳輸數(shù)據(jù)的最大長度，如果傳輸數(shù)據(jù)超過規(guī)定的最大長度，它將被分成多個報文分組發(fā)送數(shù)據(jù)交換方式演示幀中繼

總部分部幀中繼網(wǎng)絡特性訪問方法傳送速度描述點對點取決于數(shù)字租用線路的傳輸能力幀幀幀異步傳輸模式特性描述訪問方法點對點。通過ATM交換裝置將固定長度數(shù)據(jù)包從一臺計算機傳送到另一臺傳送速度光纜為155Mbps到622MbpsATM交換機ATM交換機ATM交換機信元信元2.5.3數(shù)據(jù)報方式數(shù)據(jù)報是分組存儲轉發(fā)的一種形式；在數(shù)據(jù)報方式中，分組傳送之間不需要預先在源主機與目的主機之間建立“線路連接”；源主機所發(fā)送的每一個分組都可以獨立地選擇一條傳輸路徑；每個分組在通信子網(wǎng)中可能是通過不同的傳輸路徑到達目的主機。數(shù)據(jù)報方式的工作原理數(shù)據(jù)報方式的特點同一報文的不同分組可以由不同的傳輸路徑通過通信子網(wǎng)；同一報文的不同分組到達目的結點時可能出現(xiàn)亂序、重復與丟失現(xiàn)象；每個分組在傳輸過程中都必須帶有目的地址與源地址；數(shù)據(jù)報方式報文傳輸延遲較大，適用于突發(fā)性通信，不適用于長報文、會話式通信。實例：數(shù)據(jù)報方式主機A通信子網(wǎng)主機D數(shù)據(jù)報方式主機C主機B2.5.4虛電路方式虛電路方式在分組發(fā)送之前，需要在發(fā)送方和接收方建立一條邏輯連接的虛電路;虛電路方式與線路交換方式相同，整個通信過程分為以下三個階段：虛電路建立數(shù)據(jù)傳輸虛電路釋放

虛電路方式的工作原理實例：虛電路方式主機A主機C通信子網(wǎng)主機D虛電路方式主機B虛電路方式的特點在每次分組發(fā)送之前，必須在發(fā)送方與接收方之間建立一條邏輯連接。報文分組不必帶目的地址、源地址等輔助信息分組通過虛電路上的每個結點時，結點只需要做差錯檢測，而不需要做路徑選擇；每個結點可以和任何結點建立多條虛電路連接數(shù)據(jù)報和虛電路的區(qū)別？數(shù)據(jù)報和虛電路動態(tài)演示項目數(shù)據(jù)報虛電路建立連接不需要需要尋址方式每個分組都有源端和目的端的全地址在連接建立階段使用目的端地址，分組使用短的虛電路路由選擇每個分組獨立選擇路由在虛電路建立好時進行，所有分組均按同一路由結點失敗的影響出故障的路由器可能會丟失分組，能路由所有經(jīng)過出故障的路由器的虛電路均不能工作分組的順序不一定按發(fā)送順序到達目的站總是按發(fā)送順序到達目的站數(shù)據(jù)報和虛電路比較：2.4信道復用技術信道復用的目的是讓不同的計算機連接到相同的信道上，共享信道資源。三種信道復用方式：頻分復用FDM、時分復用TDM（STDM和ATDM）、波分復用WDM。1.頻分多路復用FDMFDM是把信道的可用頻帶分成多個互不交疊的頻段（帶），每個信號占其中一個頻段。接收時用適當?shù)臑V波器分離出不同信號，分別進行解調(diào)接收。頻分多路復用演示2.時分多路復用TDMTDM又分為同步時分復用（SynchronousTimeDivisionMultipl